2027 · 福鼎 · 初中组

一架自己设计的固定翼飞机

加上一块自己画的四层飞控板。飞控读传感器、算姿态、驱动舵面,每 1 毫秒闭环一次。

为什么做
市面上的开源飞控要么贵,要么不开放硬件设计
做了什么
从零画了两块四层板,写了一套实时飞控固件
做到哪一步
1221 万次台架零超时,PCB 已投产
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SCROLL
0块四层电路板
0条主板走线
0个主板过孔
0个主板元件
0个并发任务
0Hz控制环频率
0万台架循环次数
0份设计文档
项目

这个项目是四件事

01 · 飞机

一架固定翼模型飞机

双电机驱动机翼,两个舵机分别控制升降舵和方向舵,2S 锂电池通过 XT30 接入。

02 · 飞控板

一块四层飞控板

从原理图到 Gerber 全部自绘。ESP32-S3 做主控,板上引出 GPS、IMU、气压计、舵机和电调接口。

03 · 固件

一套实时飞控固件

ESP-IDF + FreeRTOS,七个任务按核心分配,控制环保证严格 1 毫秒周期。

04 · 载荷舱

一个可拆装的挂舱

第二块四层板,十针排线挂在飞控上,跑视觉和算力单元,不与飞控抢时间。

能力

这架飞机能做什么

姿态自稳
1kHz PID 三轴闭环
定高飞行
气压计闭环高度保持
卫星导航
GPS + PPS 航向保持
双发差速
两侧电调独立调速
载荷释放
独立舵机通道投放
自动返航
断链后盘旋再返航
硬件

两块四层板

原理图、PCB、焊接全部自己来。四层堆叠,L15 专门做电源层,大电流走平面而不是细线。

主板 PCB1 铜箔视图
主板 · 飞控

FLIGHT CONTROLLER V2

尺寸
45 × 65 mm
层数
4 层 · 1.6 mm
主控
ESP32-S3
电源层
VBAT
挂舱板 PCB2 铜箔视图
挂舱板 · 载荷

PAYLOAD BAY V2

尺寸
45 × 55 mm
层数
4 层 · 1.6 mm
核心
Luckfox + 410
电源层
5V_MAIN
固件

1 毫秒,一次闭环

控制环独占一个核心,通信与解析全在另一个核心。七个任务,各有固定周期。

0kHz
控制环频率
陀螺仪 LPF 80Hz / 加速度计 20Hz
0MHz
双核主频
16MB Flash / 8MB PSRAM
0万次
台架连续运行
3 个传感器 · 零周期超时
架构

三颗芯片,分工协作

飞控只做实时控制;视觉和算力交给另外两颗芯片。任何一颗挂了,飞控仍能按单机模式飞回来。

飞控

ESP32-S3-WROOM-1U

240 MHz 双核 · 1 kHz

读 IMU、算姿态、驱动舵面。所有硬实时任务都在它上面。

视觉

Luckfox Pico Mini

RV1103 · RISC-V · Linux

挂舱板上的视觉协处理器,接摄像头做目标识别。

算力

高通 410 模组

MSM8916 · 四核 A53

通过 USB 与飞控通信,跑路径规划这类计算量大的任务。

迭代

V1 死于一次电涌

插拔电池时电弧击穿了 3.3V 模组的电源脚。V2 的每一处改动都来自这次事故。

V1

插拔电池 → 电弧 → 模组击穿

电池接头插拔瞬间产生高压瞬态,超过模组的绝对最大额定值。这是整块板子唯一一次真实事故,也是 V2 的全部起点。

V2 · 01

电涌保护三件套

TVS 钳位、大电容储能、SS14 回灌保护。同时把 3.3V 的来源从 8.4V 直降改成 BEC 5V 进 LDO,压差从 4.1V 降到 1.7V。

V2 · 02

四层铺铜,L15 做电源层

大电流走平面而不是 10 mil 细线。GND 铺满另外三层,屏蔽和回流一起解决。

V2 · 03

全板封装 ≥ 0805

0402 是手工焊接的深渊。全部元件改成 0805 及以上,自己拿烙铁就能焊完。

完整技术细节在文档里
引脚表、七个任务的全部频率、电源架构、数据链协议、
安全设计、V1/V2 逐项对比、踩过的坑、工具链清单。
团队

两个人,一块板

张
张煜嘉
初二 7 班
硬件 · 原理图 · PCB · 焊接
黄
黄章喆
初二 3 班
审查 · 抓虫 · 交叉核对
AI
辅助开发
DeepSeek + DSH
固件 · 文档 · 设计检查
技术文档